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Biotecnología

Una máquina que acelera la evolución

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Un método que abarca todo el genoma para la ingeniería genética acelera en gran medida la fabricación de bacterias para crear medicamentos y biocombustibles.

  • por Emily Singer | traducido por Rubén Oscar Diéguez (Opinno)
  • 18 Marzo, 2009

En lugar de modificar el genoma letra por letra, como sucede en la mayoría de la ingeniería genética, George Church y sus colegas han desarrollado una novedosa tecnología que puede producir 50 cambios a un genoma bacterial casi simultáneamente: un avance que podría utilizarse para agilizar mucho la creación de bacterias para producir medicamentos, nutrientes, o biocombustibles.

"Lo que antes tardaba meses ahora tarda días", asegura Stephen del Cardayré, vicepresidente de investigación y desarrollo de LS9, una compañía de bio-combustibles con sede en San Francisco (Estados Unidos), de la que Church es fundador.  LS9 planea utilizar pronto esta tecnología -denominada ingeniería automatizada genómica multiplex, o MAGE- para acelerar el desarrollo de las células bacterianas que pueden producir combustibles renovables y sustancias químicas a bajo coste.

Siguiendo el método tradicional gradual de la ingeniería genética, los científicos manipulan los genes de una célula del sistema metabólico uno por uno, tratando de acelerar algunas reacciones y amortiguar las demás. Pero este método es lento e impredecible. El metabolismo de una célula se compone de millones de reacciones intrincadamente entrelazadas, de manera que realizar un cambio en un gen implicado en una reacción puede no producir el resultado deseado o desencadenar efectos secundarios perjudiciales.

En lugar de eso, Church y sus colaboradores abordan el genoma a gran escala. Diseñan numerosos cambios genéticos dirigidos a los genes a lo largo del genoma y, a continuación, los aplican todos a la vez, buscando la cepa bacteriana resultante que produce mejor el producto deseado. "Te permite realizar modificaciones en el genoma de forma mucho más rápida que con los procesos tradicionales de un paso por vez que tenemos", afirma Jones-Kristala Prather, ingeniero metabólica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (Estados Unidos) que no participó directamente en la investigación.

En virtud de la tecnología de MAGE, los científicos generan primero 50 hebras cortas de ADN. Cada una contiene una secuencia similar a un gen o secuencia de regulación de genes en el genoma bacteriano objetivo, alque que se actualizó de alguna manera al incorporar un cambio que podría hacer que una enzima fuese más eficiente, o aumentara la producción de una proteína en particular.

El ADN se mezcla dentro de un vial de bacterias, que luego se coloca en la máquina de fabricación personalizada diseñada en el laboratorio de Church. En la máquina, la mezcla se somete a una rutina con una coreografía precisa de temperatura y ciclos químicos que estimulan a las células bacterianas a que hagan suyo el ADN extraño, intercambiándolo por la pieza original a la que se parece. Se cree que las hebras individuales de ADN "engañan a la maquinaria de duplicación del ADN de la célula y llenan el vacío furtivamente" durante el proceso de duplicación, según Church.  Cada generación de bacteria de reproducción rápida incorpora más ADN extraño que, a la larga, produce una población que tiene todos los cambios genéticos deseados.

Como prueba del funcionamiento del dispositivo, Church y su equipo crearon una bacteria que puede producir de manera más eficiente el licopeno, un antioxidante que abunda en los tomates. Los investigadores diseñaron hebras de ADN que tenían como objetivo genes que se sabe si están implicados en la producción de licopeno y, a continuación, controlaban varios tubos de bacteria manipulada para la producción del complejo color rojo brillante. En sólo tres días, habían generado una cepa que puede producir cinco veces más licopeno, según los resultados presentados en una conferencia en Harvard este mes. El mejor productor de licopeno tenía 24 cambios genéticos (cuatro que habían bloqueado completamente la producción de la proteína del gen y 20 con cariaciones pequeñas o grandes en la expresión de ese gen).

Church y sus colaboradores, que a la larga planean crear una versión comercial del dispositivo, están trabajando ahora en la fabricación de diferentes tipos de sustancias químicas, incluidos los biocombustibles y los precursores de medicamentos.

Biotecnología

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